Development of multi-crystalline silicon for solar battery by using self seed-crystal

利用自种晶开发太阳能电池用多晶硅

基本信息

批准号：
19560745
负责人：
MIYAHARA Hirofumi
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

多結晶シリコンインゴットの光起電力向上を目的として, 結晶の柱状晶育成条件について調査した. 最初にSi_3N_4塗布の石英製るつぼに高純度Siを充填し, Ar雰囲気で一方向凝固させたところ, 凝固速度が0.15~2.4mm/minの範囲では, 試料内部における結晶粒径は凝固速度の上昇とともに小さくなったが, 初期凝固部における結晶はるつぼ底面部に沿って成長し, 速度の上昇と共に粒径が増加した.このとき, 複数のΣ3双晶を含む<101>または<211>方位へ成長する結晶が多く観察された. そこで双晶面が垂直となるように底面が20~60°傾斜させたルツボを用いて一方向凝固させたところ, 2.4mm/minの引上げ速度で, るつぼ底面部に沿って優先成長方位である<101>または<211>方位に成長する結晶が多く観察され, その成長方位を受けついで熱流方向へ結晶は成長すると思われた.さらに, アルミナ基盤を種結晶として石英るつぼの底部に設置し, 温度勾配20K/cm, 凝固速度2.4mm/minで一方向凝固させたところ, 初期凝固部のシリコン結晶はアルミナの結晶方位に依存して変化した. 以上より, 基盤底部にける核生成の過冷度を操作し, アルミナ基盤および自己核を利用して初期凝固部の結晶方位を制御できる可能性を示唆した.

为了提高多晶硅锭的光伏功率，我们首先研究了柱状晶体的生长条件，首先将高纯Si填充到涂覆有Si_3N_4的石英坩埚中，并在Ar气氛中进行单向凝固。速度范围0.15～2.4 mm/min时，随着凝固速率的增加，试样内部晶粒尺寸减小；初始凝固区的晶体沿着坩埚底部生长，晶粒尺寸随着速度的增加而增大，此时观察到许多晶体以<101>或<211>取向生长，其中包括多个Σ3孪晶。如图所示，当使用底面以20至60度的角度倾斜的坩埚进行单向凝固以使双晶面垂直时，材料以2.4mm/min的提拉速率凝固。观察到许多晶体沿坩埚底部沿<101>或<211>方向生长，这些方向是优先生长方向，并且晶体似乎继承了该生长方向并沿热流方向生长。置于石英坩埚底部，以20 K/cm的温度梯度和2.4 mm/min的凝固速率单向凝固。初始凝固部分的硅晶体根据氧化铝的晶体取向而变化。由上可知，我们可以控制基体底部成核的过冷程度，并利用氧化铝基体和自晶核来改变晶体取向。最初凝固的部分表明了控制的可能性。